MSP430單片機(jī)中有很多A/D采樣模塊使用的是具有∑-△結(jié)構(gòu)的SD16或者SD16_A模塊，該模塊中具有過采樣率（OSR，Oversampling ratio）的設(shè)置寄存器。這個(gè)寄存器不同的設(shè)置值在A/D采樣的過程中到底會產(chǎn)生怎樣的影響呢？

在TI的手冊中我們可以知道，OSR是SINC3梳狀濾波器的一個(gè)參數(shù)，首先，來學(xué)習(xí)一下梳狀濾波器。

1、 梳狀濾波器的定義：是由許多按一定頻率間隔相同排列的通帶和阻帶，只讓某些特定頻率范圍的信號通過。梳狀濾波器其特性曲線像梳子一樣，故稱為梳狀濾波器。

2、 梳狀濾波器是一種最簡單的FIR濾波器，其單位脈沖響應(yīng)h（n）全為1，h（n）=1 ，0≤n≤N-1;0 其它傳輸函數(shù)的Z變換形式： H（z）=∑z^-n=（1-z^-N）/（1-z^-1） ，n=0..N-1

上式中，N為濾波器的節(jié)數(shù)。

這樣得到的濾波器阻帶衰減較小，不能滿足實(shí)際的需要。為了提高濾波器的阻帶衰減，可采用修正的梳狀濾波器形式： H（z）=（（1-z^-N）/（N*（1-z^-1）））^k

上式中，N為濾波器的節(jié)數(shù)，K為濾波器的階數(shù)。引入K以后，其阻帶衰減特性成K倍增大，而且阻帶邊緣變得更為陡峭，使濾波器的特性變得更好。

3、 在∑-△A/D轉(zhuǎn)換器中，∑-△調(diào)制器的輸出經(jīng)梳狀濾波器濾波抽取后量化噪聲的頻譜密度保持了沒有抽取前的形式，即保持了∑-△調(diào)制器噪聲成型的頻譜特性。但采樣間隔增大的N倍（即數(shù)據(jù)率減少了N倍），等效量化臺階減少了NK倍。若N為2的整數(shù)冪N=2m，則相當(dāng)于經(jīng)過濾波抽取后，其分辨率由輸入的1bit變成了mK bit。

4、 梳狀濾波器的設(shè)計(jì)：梳狀濾波器是一種固定形式的濾波器，它包括以下三個(gè)參數(shù)的選擇：1）單級濾波器的節(jié)數(shù)N;2）濾波器的階數(shù)K;3）濾波器系數(shù)及運(yùn)算的有限字長。

單級濾波器的節(jié)數(shù)N：等于∑-△A/D中的第一級的抽取率。

濾波器的階數(shù)K：等于∑-△調(diào)制器的回路數(shù)。

濾波器系數(shù)及運(yùn)算的有限字長：若不計(jì)歸一化因子N-K，則濾波器系數(shù)均為正整數(shù)，且∑h（n）=N^K，n=0...N-1

因此可用b=K*log2N=Km位的二進(jìn)制碼來表示濾波器的系數(shù)。同時(shí)，若∑-△調(diào)制器的輸出為1bit數(shù)（僅0，1兩個(gè)狀態(tài)），則濾波器輸出 y（n）=∑h（m）x（n-m） ，m=0...N-1

顯示有 0≤y（n）≤N^K

因此上式的濾波器運(yùn)算亦可用mK位的二進(jìn)制進(jìn)行，不會出現(xiàn)截尾誤差和溢出。

綜上，可以選擇濾波器的有效字長為mK。實(shí)際這也就是梳狀濾波器輸出的有效分辨率。

現(xiàn)在我們言歸正傳。

在TI的手冊中我們可以知道，從∑-△調(diào)制器的1bit數(shù)據(jù)流通過SINC3梳狀濾波器進(jìn)行濾波。OSR是SINC3梳狀濾波器的一個(gè)參數(shù)，該濾波器的Z變換形式為： H（z）=（ （1-z^-OSR）/（OSR*（1-z^-1）） ）^3

對比上面的公式易知，OSR=N=2^m，K=3。

當(dāng)OSR=256=28時(shí)，梳狀濾波器輸出的有效分辨率長度為： b=Klog2N=Km=3*8=24。

當(dāng)OSR=1024=210時(shí)，梳狀濾波器輸出的有效分辨率長度為b=3*10=30bit。

由此可見，OSR的值影響A/D采樣后的輸出結(jié)果的有效分辨率長度，即精度。因此，可以在不增加A/D前端復(fù)雜程度的基礎(chǔ)上，通過增加OSR的值達(dá)到提高輸出精度的目的。

在SD16中，OSR的取值為{32，64，128，256}，所以SD16的濾波器輸出精度最高為24bit，最低為15bit。

在SD16_A中，OSR的值為{32，64，128，256，512，1024}，所以SD16_A的濾波器輸出精度最高為30bit。

由于SD16和SD16_A的輸出寄存器均為16bit，對于濾波器輸出精度高于16bit的，根據(jù)寄存器的設(shè)置，截取濾波器輸出結(jié)果的16bit;濾波器輸出精度不足16bit的，根據(jù)寄存器的設(shè)置，對不足的位補(bǔ)0。

綜上，過采樣率OSR在SD16或SD16_A的A/D采樣模塊中，能夠影響轉(zhuǎn)換結(jié)果的精度，OSR值越大，輸出結(jié)果精度越高，反之，精度越低。